Vorlesung 13 - Zellen im Gewebeverband PDF

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Summary

* Wintersemester
* Professor Bastmeyer
* Teil 1: Zellbiologie...

Description

Zellen im Gewebeverband Gewebe In vielzelligen Eukaryonten sind Zellen in einzelnen Gewebeverbänden (z.B. Darm) organisiert. Sie sind eine Ansammlung differenzierter Zellen einschließlich ihrer extrazellulären Matrix. Die Zellen eines Gewebes besitzen ähnliche Funktionen und erfüllen gemeinsam die Aufgaben des Gewebes.

Zelladhäsion Kontakte zwischen Zellen oder mit einer extrazellulären Matrix (ECM). Moleküle, die die Zelladhäsion möglich machen, werden Zelladhäsionsmoleküle genannt.

Zelladhäsionsmolekül (CAM)

   

Klasse von Proteinen, die die Kontakte zwischen Zellen in Geweben vermitteln Funktionen: Zusammenhalt von Geweben, Kommunikation von Zellen Typischerweise Transmembranprotein Arten, darunter o Cadherine o Ig-Superfamilie o Integrin o Selektin

Bindungen zwischen Zelladhäsionsmoleküle

o o o

Homophil: CAMs der gleichen Art Heterophil: Mit anderen CAMs bzw. der ECM Bindungen durch ein extrazelluläres Linker-Molekül

Cadherin

o o

Vermitteln eine Calcium-abhängige, homophile Bindung zwischen einzelnen Zellen. Gewebespezifisch Exprimierung (N-Cadherin im Nervensystem, E-Cadherin, M-Cadherin, …).

Ig-Superfamilie o o o

Vermitteln eine Calcium-unabhängige Bindung homophil und heterophil möglich Sind neben reiner Zelladhäsion auch Rezeptoren in der Zellkommunikation

Selektin o o o o

Calcium-abhängige Adhäsionsmoleküle Heterophil Erkennen spezifische Zuckerstrukturen Wichtig bei der Migration und Invasion von Leukocyten ins Gewebe.

Integrin o o o

Zellrezeptoren, die die Bindung an Moleküle der ECM vermitteln Integrinfamilie hat ca. 20 Mitglieder, bilden untereinander Heterodimere, die aus a- und ßIntergrinen bestehen Erkennen selektiv bestimmte ECM-Liganden (Fibronektin, Laminin, Kollagen etc.).

Blutkörperchen o o o

Weiße Blutkörperchen / Leukozyten, alle Blutzellen mit Zellkern, bilden u.a. das zelluläre Immunsystem zur Vernichtung eingedrungener Krankheitserreger und Fremdkörper die roten Blutkörperchen oder Erythrozyten, die Sauerstoff transportieren. Blutplättchen / Thrombozyten, für Gerinnung des Blutes und Wundverschluss

Extrazelluläre Matrix (ECM) o o o o

Gewebe bestehen nicht nur aus Zellen, sondern auch aus Zwischenräumen zwischen Zellen (extrazellulärer Raum). ECM-Zusammensetzung gewebespezifisch (Knochen, Hornhaut, Sehnen) Wird von außergewöhnlichen Moleküle gebildet (groß, stark geladen, viele Zuckerreste). Es gibt drei Haupttypen von Molekülen: o 1. Kollagene o 2. nicht-kollagene Glykoproteine (Laminin, Fibronektin) o 3. Proteoglykane (HSPG, ChSPG)

Epithelzelle

o o o o o

Polare Zellen, die eine apikale und eine basale Seite aufweisen. Apikale Seite: frei, an Luft oder wäßriger Flüssigkeit Basale Seite: an Bindegewebe mit Basallamina Polarisation wichtig für Funktion eines Epithels Darmepithel hat 2 Zelltypen: Absortive Zellen, die Nährstoffe aufnehmen und Vesikel nach basal transportieren und Becherzellen, die Schleim produzieren und Vesikel nach apikal transportieren.

Basallamina o o o

Proteinschicht unter der Basis der Epithelzellen Stellt Verbindung der Epithelzellen mit der extrazellulären Matrix her Je nach Gewebe erfüllt die Basallamina unterschiedliche Funktionen, wie z. B. mechanische Stabilisierung, Isolation und Barriere für den Stoffaustausch (Filterfunktion in der Niere)

Zellverbindungen im Epithelgewebe o o o o

Zellen sind in Epithelien durch spezialisierte Kontakte verbunden Bewirken den mechanischen Zusammenhalt im Gewebe Verhindern eine Diffusion von Stoffen durch die Zwischenräume Arten o Tight Junction o Adhärenz (Zell-Zell-Kontakt) o Desmosom o Gap Junction o Hemidesmosom

Tight-Junction Dichten benachbarte Zellen so gegeneinander ab, dass wasserlösliche Stoffe nicht zwischen den Zellen diffundieren können. Proteine: Claudin, Occludin.

Adhärenzkontakt o o o

Koppeln Zellen dauerhaft aneinander. Gebildet durch Cadherine, die homophile Bindungen in der Nachbarzelle eingehen. Intrazellulär ist jedes Cadherin über Proteinlinker an Aktinfilamente angebunden. Es entsteht ein Adhäsionsgürtel aus gebündelten Aktinfilamenten, der das Epithel stabilisiert.

Desmosom o o o

Auch für mechanische Stabilität des Epithels Cadherine sind über Bindeproteine an Intermediärfilamenten befestigt Häufig kreuzen dicke Bündel von Keratinfilamenten durch das Cytoplasma und sind dann an den Desmosomen wie durch Punktverschweißung an die Keratinfilamente der Nachbarzellen gebunden

Hemidesmosom o o

Verankern die Zellen an der Basallamina Die Intermediärfilamente werden über Integrinmoleküle in der Zellmembran mit der ECM der Basallamina verbunden

Gap-Junction

o o

Bilden Kanäle zwischen zwei Zellen, durch die kleine wasserlösliche Moleküle diffundieren können Werden von Proteinkomplexen in der Zellmembran gebildet, die einen offenen Kanal zwischen zwei benachbarten Zellen herstellen

Stammzelle o

o

Eigenschaften von Stammzellen: o nicht terminal differenziert o hohes Teilungspotenzial o selbstregenerativ Schicksal der Tochterzellen kann durch die Umgebung oder zellautonom bestimmt sein

Transit Amplifying Cells Teilungsfähige Vorläuferzellen teilen sich symmetrisch. Sie vergrößern die Nachkommenschaft einer Stammzelle ohne ihr Teilungspotenzial zu strapazieren.

Adulte Stammzellen    

Finden sich in vielen Geweben des erwachsenen Körpers Dienen der Erneuerung/Heilung, können nur Zelltypen innerhalb des Gewebes ausbilden (multipotent) Findet man in der Stammzellnische, variiert zwischen den Geweben Es bestimmen unterschiedliche intrinsische und extrinsische Faktoren das Schicksal einer adulten Stammzelle

Embryonale Stammzellen 

Werden aus der inneren Zellmasse des Blastocysten isoliert und können sich prinzipiell noch in alle Zelltypen des Körpers differenzieren (pluripotent)

Induzierte pluripotente Stammzellen (iPS Zellen) 

Können durch direkte Transformation aus adulten Körperzellen gewonnen werden. Hierbei ist die Expression von drei Genen (Oct3/4, Sox2, Klf4) ausreichend. -> Yamanaka-Faktoren

Klonieren Der Kern der Körperzelle mit erwünschten Eigenschaften wird mit einer entkernten Eizelle verschmolzen. Diese vermehrt sich.  

Reproduktives Klonen: Einpflanzung in eine Leihmutter Therapeutisch: Nutzung der Zellen für Gewebezucht...